Monte o circuito do amplificador operacional CA3140 como a somador não inversor dos sinais de 0,1; 0,2 e 0,3 V. Configure um ganho unitário. Discuta os resultados.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! O que a gente precisa fazer é montar um circuito usando um amplificador operacional CA3140 como somador não inversor. A gente vai somar três sinais: 0,1 V, 0,2 V e 0,3 V, e configurar o circuito para que ele tenha ganho unitário, ou seja, que a saída seja igual à soma dos três sinais. Para isso, vamos precisar entender como funciona um amplificador operacional, especialmente na configuração não inversora, e como ajustar os resistores para somar os sinais corretamente mantendo o ganho igual a 1.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é um amplificador operacional (op-amp). É um componente eletrônico que amplifica a diferença de tensão entre suas duas entradas: a entrada não inversora (+) e a entrada inversora (–). Na configuração não inversora, a entrada do sinal que queremos amplificar vai para a entrada não inversora.
Passo 3
Para somar os três sinais (0,1 V, 0,2 V e 0,3 V), vamos usar resistores para combinar esses sinais na entrada não inversora do op-amp. Cada sinal vai passar por um resistor antes de se juntar. A soma dos sinais vai aparecer na saída do op-amp.
Passo 4
Queremos que o ganho do amplificador seja unitário, ou seja, que a saída seja igual à soma dos sinais de entrada sem ampliação. O ganho $ A_v $ em um amplificador não inversor é dado pela fórmula:
Onde $ R_f $ é o resistor de realimentação e $ R_{in} $ é o resistor de entrada. Como queremos $ A_v = 1 $, isso significa que $ \frac{R_f}{R_{in}} = 0 $, ou seja, $ R_f $ deve ser zero. Mas na prática, para garantir estabilidade, usamos um resistor bem pequeno ou conectamos diretamente a saída à entrada inversora.
Passo 5
Vamos conectar os três sinais de entrada (0,1 V, 0,2 V e 0,3 V) através de resistores iguais na entrada não inversora do CA3140. Isso garante que cada sinal contribua igualmente para a soma total. Se usarmos resistores de valor $ R $, a soma dos sinais será:
Como configuramos o ganho para ser unitário, a saída será exatamente essa soma.
Passo 6
Após montar o circuito, é importante verificar se os valores estão corretos e se o op-amp está operando dentro de seus limites. Além disso, devemos garantir que a fonte de alimentação do CA3140 está adequada para permitir que a saída atinja os 0,6 V sem distorções.
Resposta
A saída do amplificador operacional configurado como somador não inversor com ganho unitário é de 0,6 V.